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• Gizela Delgado Soto

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Práctica Nº 5: “RECEPTOR SUPERHETERODINO” 1. Investigar definición de los siguientes parámetros del receptor: a. Selectividad: Es la capacidad del receptor de rechazar las señales radioeléctricas no deseadas, próximas en frecuencia la deseada. Se mide en términos de comparación entre potencias de la señal deseada y de las interferencias necesarias a la entrada y que producen el mismo nivel a la entrada del detector. b. Sensibilidad: Es la capacidad del receptor de recibir señales débiles con una capacidad de señal a ruido aceptable (S/N) y producir una señal útil de información desmodulada. Se mide en términos de diferencia de potencial o de potencia que es necesario aplicar a los terminales de entrada para obtener a la salida una potencia determinada, y con la relación señal-ruido necesaria para el servicio de que se trate. c. Margen dinámico: Es la diferencia en decibeles entre el nivel de entrada mínimo necesario para discernir una señal, y el valor de entrada que sobreexcita, o satura, al receptor, y produce distorsión. En términos sencillos, es el intervalo de potencias de entrada dentro del cual; el receptor es útil. d. Fidelidad: Es la capacidad del receptor de reproducir las características de la señal recibida, con un nivel de distorsión no superior al especificado. Además de producir una réplica exacta de la información de la fuente original. e. Perdida de Inserción: Se define como la relación de la potencia transferida a una carga, con un filtro en el circuito, entre la potencia transferida a una carga sin el filtro. Es un parámetro asociado con las frecuencias que caen en la banda de paso de un filtro. Debido a que los filtros no son ideales, son propensos a pérdidas de inserción. f.

Receptor coherente:

También conocido como síncrono, las frecuencias generadas en el receptor, que se usan para demodulación, se sincronizan con las frecuencias de un oscilador, generadas en el transmisor (el receptor debe tener algún medio de recuperar la portadora recibida y sincronizarse a ella).

g. Receptor no coherente: También conocido como asíncrono, no se generan frecuencias en el receptor, o bien las frecuencias que se usan para demodular son totalmente independientes de la frecuencia de la portadora del transmisor. En este caso existen varios métodos para poder demodular la señal recibida, por ejemplo esta la detección de envolvente.

2. Diagrama de bloques del receptor Superheterodino:

a. Descripción de función de cada bloque:  Amplificador RF + Filtro Pasa Banda: Una vez la señal recibida se amplifica y aísla la señal que deseamos recibir del resto de las señales que llegan a la antena. Este filtro pasa-bandas es genérico, por lo que tiene poca selectividad en frecuencia.  Mezclador o Conversor de Frecuencia: Recorre el espectro en frecuencia de la señal filtrada, centrándolo alrededor de la “frecuencia intermedia” (IF). Para desplazar el espectro, el mezclador utiliza la componente de conversión ascendente o descendente (upconverter o downconverter), según convenga.  Oscilador Local: Puede tomar una variedad de formas. Se encarga de proveer diferentes tipos de estabilidad, además de permitir que las frecuencias puedan ser programadas de distinta manera. Por lo general está compuesto por un oscilador variable.

 Amplificador IF (Frecuencia Intermedia): Aísla perfectamente la señal a demodular, ya que es un filtro de alta selectividad en frecuencia. “This superheterodyne receiver block provides the majority of gain and selectivity. High performance filters like crystal filters may be used, although LC or ceramic filters may be used within domestic radios.”  Detector/Demodulador: Demodula la señal de frecuencia intermedia (es decir, recupera el espectro de la señal original). Diferentes demoduladores son necesarios para los diferentes tipos de modulaciones y transmisiones, como resultado muchos receptores, están compuestos por una variedad de demoduladores y técnicas de demodulación, como ser: AM diode detector, synchronous AM detector, SSB product detector, basic FM detector, PLL FM detector, quadrature FM detector.  Amplificador de audio: Una vez demodulada la señal, esta es amplificada, es decir se le da la ganancia que necesita, para adecuarla a los loudspeakers o audífonos.

b. ¿Que es heterodinar? Los receptores superheterodinos “baten” o heterodinan una frecuencia generada en un oscilador local (contenido en el receptor) con la señal entrante. En otras palabras realizan una mezcla de frecuencias o heterodinación, para convertir la señal recibida en una frecuencia intermedia fija, que puede ser más convenientemente elaborada (filtrada y amplificada) que la frecuencia de radio de la portadora original. De esta heterodinación resultan dos frecuencias una superior y otra inferior a la frecuencia entrante. Una de ellas, normalmente la inferior es elegida como FI, la cual es amplificada y posteriormente detectada o demodulada para obtener la audiofrecuencia que se oirá, después de convenientemente amplificada, a través de un altavoz.

c. Funcionamiento:

1. In the superheterodyne receiver, the incoming signal through the antenna is filtered to reject the image frequency and then amplified by the RF amplifier. 2. RF amplifier can be tuned to select and amplify a particular carrier frequency within the AM broadcast range. Only the selected frequency and it two sidebands are allowed to pass through the amplifier. 3. The carrier of the received signal is called radio frequency carrier and its frequency is radio frequency fRFfRF and the local oscillator signal operates at fOSCfOSC. The amplified RF frequency is then mixed with the local oscillator frequency. 4. The combining of these two signals is done at the mixer which produces sum and difference frequency signals of the incoming carrier signal and local oscillator signal, which are fOSC+fRF and fOSC−fRFfOSC+fRF and fOSC−fRF. 5. The sum frequency (fOSC+fRFfOSC+fRF) is rejected by the filter and the remaining difference frequency (fOSC – fRF) signal which is a down converted frequency signal is called as intermediate frequency (IF) carrier (fIF=fOSC−fRFfIF=fOSC−fRF). 6. The frequency of local oscillator is not same as the frequency to which RF amplifier is tuned. Local oscillator is tuned to a frequency that may be either higher or lower than the incoming frequency by an amount equal to the IF frequency. 7. Thus idea of the superheterodyne receiver is to reduce the high frequency radio components of the incoming carrier to a fairly low, fixed value such as to be processed at the different stages of the receiver, and also to provide good stability, gain and proper selectivity and fidelity. 8. The modulation of the IF carrier signal is same as that of the original carrier signal and it has a fixed frequency of 455kHz which is amplified by one or more stages of amplification.

9. The IF signal is amplified with the help of IF amplifier which raises its level for the information extraction process. Also the IF amplifier fulfills most of the gain and bandwidth requirements of the receiver. 10. IF amplifier operations are independent to the frequency at which receiver is tuned, maintaining the selectivity and sensitivity of the superheterodyne receiver considerably constant throughout the tuning range of the receiver. 11. This amplified IF signal is applied to the detector to detect the information signal component from 455 kHz IF, to reproduce the original information data, which is generally in the form of audio signal. 12. The detector stage eliminates one of the sidebands which is still present and separates the RF from the audio components of the other sideband. 13. The RF component is filtered out and audio is supplied to the audio stages for amplification. 14. The generated audio signal is then applied to the AF amplifier to increase the audio frequency level of the signal and to provide enough gain to drive the speaker or headphones. 15. A speaker is connected to the AF amplifier to play the audio information signal. 16. An important part of superheterodyne receiver is Automatic gain control (AGC) which is given to the RF, IF and mixer stages in order to generate constant output irrespective of the varying input signal.

Bibliografía:    

Modern Digital and Analog Communications Systems; B. P. Lathi, Zhi Ding. Electrónica de Comunicaciones; Manuel Sierra P. Sistemas Electrónicos de Comunicaciones; Roy Blake https://www.electronics-notes.com/articles/radio/superheterodyne-receiver/blockdiagram.php  https://www.radio-electronics.com/info/rf-technology-design/superheterodyne-radioreceiver/block-diagram.php  http://www.ques10.com/p/13866/explain-with-block-diagram-am-superheterodynere-1/